(57)【要約】【課題】車載タンクの最高到達温度を抑えつつ短時間でガスの充填が可能なガス供給装置およびガス供給方法を提供すること。【解決手段】本発明のガス供給装置１は，複数のガスタンク２０を備える蓄ガス器１１と，蓄ガス器１１に貯蔵されたガスを供給先容器（例えば，車載タンク３）へ供給するディスペンサ１２とを有するガス供給装置１であって，蓄ガス器１１内のガスタンク２０を冷却する容器冷却手段を備えるものである。容器冷却手段としては，例えば，スプリンクラー２１から放水する。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス貯蔵容器と，前記ガス貯蔵容器に貯蔵されたガスを供給先容器へ供給するディスペンサとを有するガス供給装置において，
前記ガス貯蔵容器を冷却する容器冷却手段を備えることを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載するガス供給装置において，
前記容器冷却手段は，前記ガス貯蔵容器に冷媒を散布する冷媒散布手段であることを特徴とするガス供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載するガス供給装置において，
前記ガス貯蔵容器は，冷媒を通す冷媒ジャケットを壁内に有し，
前記容器冷却手段は，冷媒を冷却して前記冷媒ジャケットに循環させる冷媒循環手段であることを特徴とするガス供給装置。
【請求項４】
ガス貯蔵容器にガスを貯蔵し，貯蔵されたガスをディスペンサを介して供給先容器へ供給するガス供給方法において，
前記ガス貯蔵容器を冷却することを特徴とするガス供給方法。
【請求項５】
請求項４に記載するガス供給方法において，
外気温が所定の基準温度を上回っている場合に前記ガス貯蔵容器の冷却を行うことを特徴とするガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，例えば，燃料電池自動車等へ燃料である水素ガスを供給する水素供給ステーション等に設けられるガス供給装置およびそのガス供給装置によるガス供給方法に関する。さらに詳細には，圧縮したガスを貯蔵する貯蔵タンクを有するガス供給装置およびガス供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば，燃料電池自動車に水素ガスを供給するための水素供給ステーションでは，都市ガス等から水素を製造するための水素製造装置と，製造された水素を供給するためのガス供給装置とを有している。そして，ガス供給装置は，水素製造装置で製造された水素を圧縮保管するための蓄ガス器と，蓄ガス器に保管されているガスを燃料電池自動車等に搭載されているタンク（車載タンク）に供給するためのディスペンサとを有している。一般に，水素製造装置により製造された水素は、圧縮機により所定の圧力以上（例えば４０ＭＰａＧ）まで昇圧され、一旦蓄ガス器に貯蔵される。そして，燃料電池自動車の車載タンクには，ディスペンサによって，所定の圧力（例えば３５ＭＰａＧ）に達するまで水素が充填される。
【０００３】
一般に，高圧ガスを容器に充填する際は、容器内でガスの断熱圧縮が起こるとみなせるため、容器内のガス温度が上昇する。燃料電池自動車の車載タンクに水素ガスを充填する際においても同様な現象が発生するため，車載タンク内のガス温度が上昇し，それに伴って車載タンク自体の温度も上昇する。車載タンクには，樹脂等の耐熱性のやや低い材質が部分的に使用される場合があり，そのため，車載タンクに許容される温度範囲は，例えば−４０〜８２℃のように設定されている。しかしながら，特に外気温度が高い時や水素を急速充填した場合等では、上記の現象によって，車載タンクの温度が許容範囲以上に高くなるおそれがある。
【０００４】
これに対し，従来のガス供給装置では，車載タンクに充填する水素の流量または圧力をある程度まで制限することにより，温度上昇を抑えるようにしている。あるいは，ディスペンサ等のガス供給管部分を冷却する装置（例えば，特許文献１参照。）や，ガス供給管を断熱部材で覆って管内のガス温度の上昇を防止する装置（例えば，特許文献２参照。）等が提案されている。
【特許文献１】特開平８−１００８９５号公報
【特許文献２】特開平９−５３７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来のガス供給装置では，次のような問題点があった。まず，充填するガスの流量を制限する方法は，自動車の車載タンクへの充填時間が長くかかることとなり好ましくない。また，ガスの圧力を制限すると，車載タンクの到達ガス圧力が低くなり，充填できるガスの量が減ってしまう。また，ガス供給管部分を冷却する方法では，冷却される部分は車載タンクに充填される直前にガスが通過する部分であり，ごく短時間のうちに冷却する必要がある。十分に冷却できるためにはガス供給管をある程度細くあるいは長くすることになり，装置が大型化したり，車載タンクへの充填時間が長くなる等の問題点があった。また，ガス供給管を断熱部材で覆うのみでは，一旦上昇したガス温度は低下せず，外気温が高い場合にはあまり効果が期待できないという問題点があった。
【０００６】
本発明は，前記した従来のガス供給装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，車載タンクの最高到達温度を抑えつつ短時間でガスの充填が可能なガス供給装置およびガス供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決を目的としてなされた本発明のガス供給装置は，ガス貯蔵容器と，ガス貯蔵容器に貯蔵されたガスを供給先容器へ供給するディスペンサとを有するガス供給装置であって，ガス貯蔵容器を冷却する容器冷却手段を備えるものである。
【０００８】
本発明のガス供給装置によれば，ガスはガス貯蔵容器に貯蔵され，ディスペンサによって供給先容器に供給される。例えば，燃料電池自動車に水素ガスを供給する水素供給ステーションでは，製造された水素ガスをガスタンク等に貯蔵し，自動車からの要求に応じて車載タンク等に供給する。本発明のガス供給装置は，容器冷却手段を備えるので，ガス貯蔵容器が冷却されるとともに，その内部に貯蔵されているガスも冷却される。あらかじめ冷却されたガスを供給先容器へ供給するので，この供給時にガスの温度が上昇した場合でも，到達温度の上昇を抑制することができる。従って，温度上昇の対策として供給速度を落とす必要はなく，通常の速度で供給できる。これにより，車載タンクの最高到達温度を抑えつつ短時間でガスの充填が可能である。
【０００９】
さらに，本発明では，容器冷却手段は，ガス貯蔵容器に冷媒を散布する冷媒散布手段であることが望ましい。
このようにすれば，ガス貯蔵容器を早く容易に冷却することができる。
【００１０】
さらに，本発明では，ガス貯蔵容器は，冷媒を通す冷媒ジャケットを壁内に有し，容器冷却手段は，冷媒を冷却して冷媒ジャケットに循環させる冷媒循環手段であることが望ましい。
このようにすれば，ガス貯蔵容器を常時安定した温度まで冷却することができる。冷媒の流通量や温度を調節して，ガス貯蔵容器の温度を適切に制御できる。
【００１１】
さらに本発明は，ガス貯蔵容器にガスを貯蔵し，貯蔵されたガスをディスペンサを介して供給先容器へ供給するガス供給方法であって，ガス貯蔵容器を冷却するガス供給方法にも及ぶ。
【００１２】
さらに，本発明では，外気温が所定の基準温度を上回っている場合にガス貯蔵容器の冷却を行うことが望ましい。
外気温が低い環境では，そのまま供給先容器へ通常の速度で供給したとしても，ガスの温度上昇は問題となるほどではない。本発明では，外気温が所定の基準温度を上回っている場合だけ冷却されるので，過剰な冷却は行われない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガス供給装置およびガス供給方法によれば，車載タンクの最高到達温度を抑えつつ短時間でガスの充填が可能となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，燃料電池自動車に水素ガスを供給するための水素供給ステーションに使用されるガス供給装置に本発明を適用したものである。
【００１５】
本形態のガス供給装置１は，図１に示すように，水素供給ステーションの水素製造装置２に接続されて水素ガスの供給を受けるとともに，燃料電池自動車の車載タンク３に対して水素ガスを供給するためのものである。ガス供給装置１は，蓄ガス器１１とディスペンサ１２とを有しており，必要に応じて車載タンク３が接続される。さらに，各装置の間の流路には，それぞれ開閉弁１３，１４，１５が設けられ，水素ガスの流通が制御されている。また，蓄ガス器１１は，複数の水素ガスタンク２０，２０を有しており，これらが制御弁等を介して選択的に流路に接続される。
【００１６】
水素製造装置２で製造された水素ガスは，開閉弁１３を介してこのガス供給装置１に供給され，４０ＭＰａＧ程度に圧縮されて蓄ガス器１１の複数のガスタンク２０，２０に一旦保管される。このとき，ガスタンク２０の周囲の気温により，内部のガス温度が影響を受ける。発明者らの実験によれば，外気温が約２５℃以下であれば，通常の流速で車載タンク３への充填を行っても問題はないことが分かった。しかし，例えば外気温が３５℃を越えるような環境では，ガスタンク２０内の水素ガス温度も上昇し，通常の流速で充填を行うと，車載タンク３の温度が許容範囲を超えて高くなるおそれがある。
【００１７】
そこで，本形態のガス供給装置１のガスタンク２０は，図２に示すように，その周囲に複数の熱交換フィン２２を有している。また，蓄ガス器１１の天井には，スプリンクラー２１が設けられている。外気温が高くなったら，このスプリンクラー２１からガスタンク２０の表面に放水する。これにより，ガスタンク２０の表面が冷却されるので，内部に保管されている水素ガスの温度を下げることができる。このガス供給装置１の設置地域にもよるが，暑い時期に限って，車載タンク３に充填する前の水素ガスの温度を数℃〜１０数℃程度下げておけば，通常の流速での充填ができる。そのため，この程度の冷却方法で十分なのである。
【００１８】
また，換気設備があればそれをも駆動しても良いし，スプリンクラー２１に流通させる水を冷却しても良い。外気温またはガスタンク２０の表面温度を測定して，自動的に放水するようにすることもできる。
【００１９】
以上詳細に説明したように，本形態のガス供給装置１によれば，蓄ガス器１１の内部でガスタンク２０を直接冷却することができるので，ガスタンク２０内部の水素ガスの昇温を防止できる。従って，車載タンク３へのガス充填には問題のない程度の温度としておくことができるので，ガス充填速度を低下させる必要はない。これにより，車載タンク３の最高到達温度を抑えつつ短時間でガスの充填が可能なガス供給装置１となっている。
【００２０】
「第２の形態」
次に，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。この形態は，第１の形態と比較してガスタンク２０の周囲の構造が異なるのみであるので，その他の部分は同じ符号を付して説明を省略する。
【００２１】
温暖な地方等では，第１の形態のガス供給装置１では十分でない場合がある。例えば，ただ放水したのみでは温度の低下が不十分であったり，放水の回数が多くなるため水の使用量が非常に増加してしまうといった問題が発生する場合がある。
【００２２】
そこで，本形態のガスタンク２０は，図３に示すように，ガスタンク２０を取り囲む冷却ジャケット３１を有している。また，冷却器３２，冷却水ポンプ３３，流路３４を有し，冷却水を必要に応じて冷却ジャケット３１へ循環させる。冷却水は，冷却器３２で冷却され，冷却水ポンプ３３により，流路３４と冷却ジャケット３１とを介して循環されている。このようにすれば，冷却水は何度も再利用することができる。なお，この冷媒は水に限らない。
【００２３】
以上詳細に説明したように，本形態のガス供給装置によっても，第１の形態と同様に，車載タンク３の最高到達温度を抑えつつ短時間でガスの充填が可能なガス供給装置となっている。
【００２４】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の形態では，燃料電池自動車に水素ガスを供給する水素ガス供給ステーションに本発明を適用しているが，水素ガスに限らず，圧縮天然ガス等の他のガスを供給する装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本形態のガス供給装置を示す概略構成図である。
【図２】第１の形態の蓄ガス器の概略構成を示す説明図である。
【図３】第２の形態の蓄ガス器の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ガス供給装置
１１  蓄ガス器
１２  ディスペンサ
２１  スプリンクラー
３１  冷却ジャケット
３２  冷却器
３３  冷却水ポンプ
【図１】
2006017272.tif 000003
【図２】
2006017272.tif 000004
【図３】
2006017272.tif 000005